6月27日-29日，2022中国汽车供应链大会暨首届中国新能源智能网联汽车生态大会在湖北武汉经开区举办，本届大会主题为“融合创新、绿色发展——打造中国汽车产业新生态”。大会由工业和信息化部、湖北省人民政府、中国机械工业联合会联合指导，中国汽车工业协会和武汉市人民政府共同主办，武汉市经济和信息化局、武汉经济技术开发区管理委员会、武汉市智能汽车产业促进会和汽车纵横全媒体协办，东风汽车、黑芝麻智能和地平线为合作伙伴。岚图Free、岚图梦想家和东风风神皓极作为本次大会的官方服务用车，为大会嘉宾提供出行服务。其中，在6月29日上午举办的“绿色发展—促进汽车材料新飞跃”主题论坛上，中铝材料应用研究院轻量化工程中心业务主管吴永福发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：

　　各位专家上午好，我是来自中铝材料应用研究院的吴永福，我们是中铝集团下面的专业从事材料研发的专业研究院。上午各位专家都介绍了工程塑料，橡胶，碳纤维等材料在汽车领域的应用。我想以铝合金在汽车上的应用，以及我们的铝合金怎么样做到低碳化，轻量化，帮助汽车减排，做一些探讨。
　　我的报告会从以下几个方面来进行介绍，首先我觉得非常有必要的，就是重点介绍铝的产业链和下游产业链的关系。我们要从一个全生命周期的角度来，比如说铝最开始从摇篮的概念来说，最初从地球上开采出铝土矿，然后提炼变成氧化铝，再通过一个电解工艺，就是传统的冶炼工艺变成铝液，再通过一系列的工艺，比如说铸造工艺，也是一种制造的方法，后面形成板材，形材，锻件这些，到这儿我们就称之为上游的铝产业。我们这些铝材在用到我们下游的行业，包括重点的交通运输，汽车的行业，以及建筑行业，工业的设备行业，以及最后的这些包装，也是一个很大的方面。当然这一块，是从地球上获取铝土矿，我们叫原理路线，这个路线比较长，碳排放也是很高的。比如说我们在铝材加工的时候，都不是100%的成品率，这里面的废料都可以回到重熔的工具，这个我们叫新废料。比如说我汽车用完了，我的饮料罐用完之后，也可以回收，这个废料回收也叫再生铝，后面我会进行重点介绍。
　　从现在来看，我们铝这块，在全球的消费量大概在4000—6000万吨，平均的话基本上是交通运输和建筑这两块，是非常大的一个占比。而这个包装，主要是在西方国家比较喜欢喝铝制的易拉罐饮料，所以包装这一块会很高。在美国这一块，交通运输的占比是很高的，我们看中国这一块，还是在一个建筑结构，比如说我们现在的门框，都是铝合金的。从这个对比来看，我们认为在汽车上，中国的铝的应用还会有很大的一个发展前景。
　　具体到我们的汽车用铝，我们今天的主题，一个是板材，一个是型材，一个是铸件，用到汽车车身的结构。以铝板材为例，我们从铝加工企业出来，一般是交到主机厂，或者是冲压厂进行零部件的冲压，再组装到我们的车身上。同样形材，比如前面的防撞梁，这是三个主要的应用形式。
　　从现在应用的现状来看，乘用车这一块为例，这边是传统燃料车，在轮毂，以及发动机的结构上用了很多的铸造铝合金件，在外部上，以及内结构这一块，用了很多的铝的板材。这个绿色的是氯化铝的情况，因为还有很多的竞争材料的应用。但是我们在新能源车里面，氯化铝就比较高，而且用的这一块，很大一部分都是铸件和板材，跟燃料车的结构还是不太一样。通过一些研究报告的分析，现在我们在中国这个情况下，是燃料车基本上每台车有120公斤的铝的应用，但是在电动车上，现在大概是有128公斤。
　　所以说，总体来说也是现在新能源车，肯定是有很大的发展前景，我们预估在3年左右，这个量会从10万吨增加到316万吨左右。当然，燃料车这一块也会有很大的增长。这主要是铝的轻量化，汽车的轻量化所驱动铝的应用。国外对这一块轻量化带来的减排，它的研究是比较早的，也是比较多的，这是德国的一个研究报告，是国际协会和欧洲的协会做的一个研究报告。不管我这个轻量化是由碳纤维带来的，还是说铝还是说钢带来的，我们的汽车做一个家庭的普通的燃油车，按20万公里来算，每减重100共进会带来1.5—2吨的减排效应，包括尾气排放，比如说燃油，或者是电力生产的排放，总共加起来大概是1.5—2吨的量。当然我们的这个，燃油的出租车，或者是减排效率就更高了，因为它的使用寿命里程比家用车长很多。当然在新能源车上也是有很大的减排效应。
　　具体到铝合金有一个研究案例，我的铝合金用到我们的白车身里面，我们以美国的一个研究来做，他们做的是比较早的，也是比较成熟的一些模型来做。美国的这家公司是在他的典型的路况的条件下，一个普通的钢制的白车身，大概是有475公斤，如果我们用一些轻量化的方案，比如说用铝合金的车身方案，能够直接减重190公斤，还有一些附加减重大概有67公斤，合计可以减重257公斤。我们如果从全生命周期的角度来考虑，我们看这个蓝色就是几个制造环节，铝合金是要高一点的。如果我们考虑到由于铝合金的减重所带来的汽车在使用阶段，比如说它要在使用25万公里，它带来的减排完全可以抵消在生产阶段所带来的碳排放的增加。从整个汽车生命周期来核算，我如果用铝的白车身，整个可以减少5.7吨的二氧化碳。如果我用高强钢，也可以减少3.9吨。5.7吨是可以产生直接的经济效益的，在欧盟碳的价格是80欧元，当然现在21年的碳价上涨很快，基本上到了100左右，这是铝的一个减排效益，是非常明显的。
　　再具体到零部件，比如说现在铝的零部件，一个是发罩，另外一个是防撞梁，也是一个群生命周期的概念，制造这一块有很高的排放，如果考虑到它的使用来说，还有它回收所带来的碳的情况，是可以抵消前面的排放，整体比钢制件的排放低很多。
　　刚才咱们前面介绍的一些与在汽车领域里面的应用，以及低碳的轻量化，以及低碳化，具体到铝的这个材料本身，我们也从下游的驱动来说，也是下游行业，特别是我们汽车行业，它不断驱动我们的原材料来减碳，减重。比如说国外的奥迪，基本上全是采用低碳排放的铝材，还有其他的材料供应。宝马是直接采购，国内很多的理想，蔚来，上汽，东风都有向材料供应商提供低碳的要求。
　　像我们原材料供应商，也在为下游行业有需要，也开发了一些低碳的产品，比如说像国外做的比较早的力拓，他们在16年的时候已经推出低碳的铝，声称它的全生命周期的碳足迹是小于4吨，17、18、19、20都有新的产品。小于4吨这个东西，是相当于行业的一种惯例，从这个图我们可以看出来，全球平均每一吨铝生产出来，是要排放16吨的二氧化碳。如果在中国能源结构下，因为我们的燃煤发电比较多，基本上要到16以上。
　　当然我们如果用低碳电力，像水电、风电，或者是核能来说，就可以进一步把这个碳降到4吨以下，就是这么来的。我们中国的云铝，它的碳排放做到3.23吨，中铝瑞闽也推出了一个绿色的商标。所以说，我们从铝的生产来说，也要从整个生命周期来核算它的碳排放，我们看整个在铝的生产过程当中，它的碳主要是集中在氧化铝的提炼环节，另外在冶炼环节，有很大一部分，因为生产一吨铝，我们要消耗一万三千度电，这是很大的一个碳排放的来源。加工过程中，我们主要是把铝加工成铝材，这部分有一定的铝，所以我们从源头降碳。
　　这是北美地区40%的绿色电力，它的原铝碳足迹是8.4吨，从铝的供应商来说，我们要做到低碳，一个是在氧化铝这一块把碳降下来，另外一块就是我们是100%的可再生能源，把电力的碳降下来，冶炼这一块有直接的排放，因为用碳的阳极电解铝。所以说现在世界的平均水平，我说低碳铝，降到4以下才能算低碳铝。
　　降碳这一块做了很多的工作，从北美的经验来看，在铝材里面用回收铝，是降碳非常重要的手段，比如说北美的铝材，北美的原铝是要排放8吨的碳，但是回收铝，也就是我从拆解汽车，或者是从易拉罐里面回收的铝，碳排放每吨只有500公斤，这个基本上降低了94%的碳排放。所以说，我这个铝材里面，只要每多增加1%的回收铝，我就可以降低80公斤的二氧化碳排放。所以说我们长期以来铝工业都是致力于降低原铝和铝材的碳排放，像北美的数据，与2010年相比，板材的碳足迹降低了20%。
　　下面我还是要介绍一下我们为了降低铝的碳足迹，我们可以从哪些地方，哪些方面来做工作，来做技术的研发。我们还是借用这张图来看，氧化铝还是一些可再生能源，比如说蒸发，还有一些工艺。在大头的铝冶炼这一块，第一是绿色电力，至少可以减少10吨以上的碳排放。另外就是惰性阳极的技术，可以再降低一部分我们主要是做后面的加工这一块，从加工的角度来说，一个重要的方面就是说，我低碳的一些加工工艺，我把工艺流程缩短，或者是我的一个工艺的优化，因为现在我们做材料，或者做产品，我都是以产品性能为目标优化我的工艺。下一步，如果碳放到比较重要的位置，我们下一步肯定是要以低碳为目标来优化我的工艺。还有废铝回收是一个比较重要的手段，这一块在我们和汽车企业，或者是下游的一些零部件企业，建立闭环的回收体系，在回收铝还有一些预处理的方案，都是要替代解决的一些关键技术。
　　另外两个，我想重点做介绍的，一个是提纯，还有一个是新型的开发。为什么说我们要发展提纯的这个工艺，因为我们在下游的铝用完之后，比如说在飞机，汽车，或者是易拉罐上用，都是很多种材料组合在一起。这样的话，我再回收过来，就不是一种纯净的金属，而是一种包含非常多的杂志，这些杂志会影响我后面的产品性能，所以说在这一块已经有一些前沿的技术在做研发。比如说镁铝，可以把废料的纯度，提高到高纯度的水平。这是一个中国的学者，北科大的一个团队，经过多年的研究，也开发了一种固态电解的工艺，能够将废料的纯度通过固态电解，提高到现在的工程铝的级别，同时它的能耗，能够相比电解工序降低一半以上，这是非常前沿的一个技术，在2022年发表的，当然现在还在实验室阶段，但是我相信这个技术是非常具有战略意义的技术。现在如果我们从铝土矿生产铝，我们有60%以上要从国外进口，如果采用这种新型固态电解质工艺，我们相当于城市矿山，来直接做我们的铝材。
　　另外一个就是很重要的，我们为了适应以后这种回收的工艺路线，我们要开发这种专用的材料，因为我们回收了铝出来有很多的杂质，这些很难去除，我要加进去是很容易的，但是去除是很难的。所以我们要开发新型的核心材料，它对杂质的含量，铝里面最主要的是铁，我可以将回收铝，比如说现在有到30%，50%，但是我可以加到80%以上，性能基本上是可以满足汽车企业的要求。比如说通过一些设计，或者是一些工艺技术的研发，把这个有害项进行优化，变成性能无害的项目组成，这是一个很重要的方向，现在我们也在做这一块的研发工作。
　　另外一个方向，我刚才提到的就是一个概念，比如说从覆盖件的概念来说，内覆盖件我们主要是用的5系合金，里面镁含量是4%—5%，是比较高的，外部覆盖件，保证表面性能，基本上是6系，镁基本上是在1%，这个车门如果回收的话，内板外板可能要拆开回收。我们在开发一种，就是我的内外全部用6系，这样就可以在回收这个阶段，易于回收利用，同时6系也可以满足需求。
　　第三个比较重要的就是说，我们对整个铝板或者是其他的铝材，它的碳的足迹进行全生命周期的计算，包括从它的原材料，添加的辅助原材料，以及电力，以及生产工具，以及最后在使用阶段的时候，所带来的碳减排的效益，以及在运输使用的回收阶段的碳排放，做一个全生命周期的核算，这也是我们正在做的一个工作，也希望和上游企业合作，做一个比较全面的模型。
　　总结一下，铝材是实现汽车轻量化的一个选项，也是一个低碳的材料。铝材的低碳优质，主要体现在一个是整体的回收率是比较高的，现在它比塑料，比玻璃钢整体的社会价值都是比较高的。回收铝所带来的降碳的效率是比较高的，轻量化所带来的减排效率也是比较高的。因此，我们需要从上下游协作，来进行全生命周期的碳足迹的评价，这是我们建立闭环回收的体系。在低碳铝材方面，我们认为在上游冶炼环节，主要还是一个绿色能源，在中游加工这个环节，最关键的就是回收铝的利用，以及低碳铝材料的开发。
　　以上就是我的分享，谢谢各位！
　　（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）